CN219212151U - 一种立式装刀机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种立式装刀机,用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具,包括设置在床身上的立柱和工件主轴,还包括设置在所述立柱上的三维测头,所述三维测头通过第一滑动组件相对于所述立柱沿Z轴位移,所述立柱通过第二滑动组件相对于所述床身沿Y轴位移;所述工件主轴的回转轴与Z轴平行;所述三维测头的测量杆自其本体伸出,且所述测量杆上设置有高度测针和径向测针,所述高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置,所述径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置;所述三维测头的本体上固定设置有压刀装置,所述压刀装置具有压刀部,所述压刀部可沿Z轴压抵待测切削刀具的刀尖。本方案通过结构优化可有效提高调校精度,并提高操作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械加工技术领域,具体涉及一种用于校正螺旋锥齿轮切削刀具的立式装刀机。
背景技术
现有技术中,用于螺旋锥齿轮切削刀具较正的卧式调校方法,受其自身原理的限制,存在装刀效率较低的问题。同时,该方式检测条形刀条切削刃的后刀面并以此进行调校,在实际应用中,基于磨刀机砂轮的磨损,后刀面的变化比较大,且参与切削的部位是刀刃,测量后刀面存在一定的调校误差,由此导致加工的工件数量较少,使用效率低下。
有鉴于此,亟待针对螺旋锥齿轮切削刀具的校正设备进行优化设计,以克服上述技术缺陷。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种立式装刀机,以通过结构优化有效提高操作效率。
本实用新型提供的立式装刀机,用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具,包括设置在床身上的立柱和工件主轴,还包括设置在所述立柱上的三维测头,所述三维测头通过第一滑动组件相对于所述立柱沿Z轴位移,所述立柱通过第二滑动组件相对于所述床身沿Y轴位移;所述工件主轴的回转轴与Z轴平行;所述三维测头的测量杆自其本体伸出,且所述测量杆上设置有高度测针和径向测针,所述高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置,所述径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置;所述三维测头的本体上固定设置有压刀装置,所述压刀装置具有压刀部,所述压刀部可沿Z轴压抵待测切削刀具的刀尖。
优选地,所述径向测针相对于所述高度测针位于靠近所述测量杆的外伸端侧。
优选地,所述高度测针的测量部可相对于高度测针本体沿Z轴伸缩。
优选地,所述径向测针的测量部可相对于径向测针本体沿Z轴和Y轴伸缩,且所述径向测针的测量部为球体或半球体。
优选地,所述压刀装置包括固定杆和压刀杆,所述固定杆与所述三维测头的本体固定连接,所述压刀部形成在所述压刀杆上,所述压刀杆与所述固定杆相连,且所述压刀杆沿Z轴相对于所述固定杆的位置可调节。
优选地,所述压刀杆位于所述固定杆的下方,且所述压刀杆的一端与所述固定杆固定连接,另一端通过调节件与所述固定杆相连,以调节所述压刀杆的另一端沿Z轴相对于所述固定杆的位置;所述压刀部位于所述压刀杆的另一端。
优选地,所述调节件为螺栓;所述压刀杆和所述固定杆中,一者上开设有适配于所述螺栓的螺纹孔、另一者具有与所述螺纹孔相对设置的压抵面。
优选地,所述压刀部开设有通过口,且所述高度测针的测量部可插装在所述通过口中。
优选地,所述第一滑动组件包括相适配的Z轴导轨和Z轴滑块,所述第二滑动组件包括相适配的Y轴导轨和Y轴滑块。
优选地,所述Z轴滑块由Z轴电机驱动相对于所述Z轴导轨位移,所述Y轴滑块由Y轴电机驱动相对于所述Y轴导轨位移;所述立柱上设置有Z轴传感器,以检测所述Z轴滑块的位移量;所述Z轴滑块上设置有Y轴传感器,以检测所述Y轴滑块的位移量。
针对螺旋锥齿轮切削刀具,本方案另辟蹊径提出了一种立式装刀机。具体地,通过三维测头实现待测刀具的刀条误差的调校和控制,该三维测头可相对于床身沿Y轴和Z轴位移,以根据不同待测刀具的实际尺寸调整三维测头的工作位置。其中,自三维测头本体伸出的测量杆上设置有高度测针和径向测针,该高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置,以控制刀条的轴向误差,该径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置,以调校刀条的径向跳动误差;同时,在三维测头的本体上固定设置有压刀装置,通过压刀装置的压刀部可沿Z轴压抵待测切削刀具的刀尖,以快速实现各刀条在高度方向上的定位。与现有技术相比,本实用新型具有下述有益技术效果:
首先,基于本实用新型提供的立式装刀机,便于刀具的整体吊装操作,相比于卧式机床可有效提高安装效率;同时,本方案不需要工件轴的尾架顶尖等轴系构成,轴系减少且设备成本得以降低,在此基础上,兼具安装轴系刚性好、调校精度高的特点。
其次,应用本方案进行调校操作时,可利用压刀装置的压刀部压抵作用于刀条的刀尖,将待测刀具的各刀条自动定位在设计高度,在此基础上,再进行各刀条的径向位置调校,提高了调校效率。
第三,在本实用新型的优选方案中,高度测针的测量部可相对于高度测针本体沿Z轴伸缩,径向测针的测量部也可相对于径向测针本体沿Z轴和Y轴伸缩,由此,可在调校过程中根据需要调节相应测量部的工作高度,以便针对多个周向配置在刀盘上的各刀条逐个进行相应的位置检测,满足快速调校的功能需要;另外,可广泛应用于不同刀具类型的调校。
第四,在本实用新型的另一优选方案中,压刀装置的固定杆与三维测头的本体固定连接,其压刀杆与固定杆相连,且该压刀杆沿Z轴相对于固定杆的位置可调节,这样,形成在压刀杆上的压刀部的高度位置具有可调节功能;也就是说,该压刀部的基础高度位置可根据具体刀具尺寸进行调定,由此可进一步提高该立式装刀机的可适用性。
附图说明
图1为具体实施方式所述立式装刀机的整体结构示意图;
图2为图1中所示三维测头的测量端局部放大图;
图3示出了具体实施方式中所述刀盘调校的尺寸关系示意图;
图4所示为径向测针触碰内刀条的刀刃测量点的示意图;
图5所示为径向侧针触碰外刀条的刀刃测量点的示意图;
图6为图1的A部放大图。
图中:
床身1、工件主轴2、立柱3、三维测头4、测量杆41、本体42、高度测针43、测量部431、径向测针44、测量部441、Z轴导轨51、Z轴滑块52、Z轴光栅尺53、Z轴电机54、Y轴导轨61、Y轴滑块62、Y轴光栅尺63、Y轴电机64、压刀装置7、固定杆71、螺纹孔711、压刀杆72、压刀部721、压抵面722、通过口723、螺栓73、平衡装置8;
刀盘9、外刀条91、内刀条92、螺纹紧固件93、刀槽94。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参见图1,该图为本实施方式所述立式装刀机的整体结构示意图。
该立式装刀机用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具,如图所示,床身1作为机床基础构成,其上设置有工件主轴2和立柱3。该工件主轴2可沿C向箭头所示的方向回转,以构建单一安装轴系,其回转轴心线与Z轴平行;待测刀具的刀盘9可安装在工件主轴2上,并与工件主轴2一并绕其回转轴转动。本方案中,其他主要功能构成设置在立柱3上。
其中,三维测头4通过两组滑动组件相对于床身1沿Y轴和Z轴位移;这里,“Y轴”和“Z轴”构建形成调校坐标系的两个维度,如图中箭头所示,“Y轴”限定的是左右位移方向,“Z轴”限定的是竖直位移方向,应当理解,上述维度限定用于清楚描述关联构件之间的动态配合关系,对本申请请求保护的立式装刀机未构成实质性的限制。
该三维测头4通过第一滑动组件相对于立柱3沿Z轴位移,具体地,第一滑动组件包括相适配的Z轴导轨51和Z轴滑块52,这里,Z轴导轨51设置在立柱3上,三维测头4设置在Z轴滑块52上。该立柱3通过第二滑动组件相对于床身1沿Y轴位移,具体地,第二滑动组件包括相适配的Y轴导轨61和Y轴滑块62,如图1所示,Y轴导轨61设置在床身1上,Y轴滑块62位于立柱3的底部,两者固定为一体。
本方案中,该三维测头4能够同时感受被测点三维坐标变化,检测精度较高。可以理解的是,该三维测头4的工作机理非本申请的核心发明点所在,且本领域技术人员基于现有技术能够实现,故本文不再赘述。
请一并参见图2,该图为图1中所示三维测头4的测量端局部放大图。该三维测头4的测量杆41自其本体42伸出,以根据实际调校需要带动其上的高度测针43和径向测针44位移。其中,高度测针43用于检测待测切削刀具的刀盘9上各刀条(91、92)的刀尖高度位置,以控制刀条的轴向误差;径向测针44用于检测刀盘9上各刀条(91、92)的刀刃径向位置,以调校刀条的径向跳动误差。基于此设置,确定待测切削刀具刀盘9上各刀条(91、92)的径向一致性和高度一致性。请参见图3,该图示出了刀盘调校的尺寸关系示意图。
需要说明的是,螺旋锥齿轮的切削刀具包括两组刀条:外刀条91和内刀条92,如图1所示,外刀条91和内刀条92分别沿周向依次间隔布置。为了简化图示,图3中以内刀条92为例示意各刀条径向和高度尺寸关系。各刀条插装于刀盘5的相应刀槽内,并通过螺纹紧固件93进行定位、固定。
本方案中,在三维测头4的本体42上固定设置有压刀装置7,基于滑动组件,该压刀装置7可与三维测头4同步沿Y轴和Z轴位移。该压刀装置7具有压刀部721,通过压刀部可沿Z轴压抵待测切削刀具各刀条的刀尖。
下面简要说明应用本方案所述立式装刀机的具体操作流程:
一、刀条预装。
首先,按设计位置分别将内刀条92和外刀条91预先装入刀槽94内,拧紧刀盘9侧面的上、下螺纹紧固件93;然后分别回旋一定角度,以各刀条在相刀槽内能够自由滑动,不掉落为准。操作者可用手推动每根刀条,检查是否均能轻易推动,最后,将各刀条拔高至装刀设定高度上方5-10mm左右。
二、刀盘调校准备。
将预装有刀条的刀盘9安装于在工件主轴2上,并将刀盘及其刀条的参数输入机床中,建立刀盘调校模型。然后,手动移动Y轴和Z轴,并利用压刀装置7的压刀部721压抵基准刀条(外刀条或内刀条)的刀尖,如图2所示,该基准刀条沿刀槽下移至预定位置,优选地,控制三维测头4的EZ向读数在0.4mm左右。系统记录此时的各轴压刀位置数据,并以此作为调校基准值。
三、启动系统调校程序。
首先启动装刀程序,按照刀盘调校模型及设定的压刀位置,依次将内、外刀条自动压至装刀设定高度,如图2所示。待所有刀条的Y轴向误差均位于指定高度的公差范围内后,依次按额定扭矩要求拧紧上下螺纹紧固件93。然后启动刀条测量程序,按照Y轴和C轴联动方式,使用径向测针44依次测量内、外刀条的刀刃测量点的径向误差,请一并参见图4和图5,其中,图4所示为径向测针44触碰内刀条92的刀刃测量点的示意图,图5所示为径向侧针44触碰外刀条91的刀刃测量点的示意图。
该径向误差的测量过程中,超出径向误差范围的刀条,可通过调整刀条高度及螺钉拧紧力矩的方式,使得刀条的径向误差在设定的公差范围之内。当然,通过综合调整依然无法调定至设定公差范围内的刀条,需要进行更换再进行相应的调校,直至调定至设定公差范围内。相比于检测条形刀条切削刃后刀面的调校方式来说,本方案可有效降低调校误差,调校后刀具可加工工件的数量同时得以提升。
为了减少压刀装置对径向误差测量操作空间的影响,作为优选,径向测针44相对于高度测针43位于靠近测量杆41的外伸端侧。也即,径向测针44位于测量杆41的外伸端侧,高度测针43位于测量杆41的近本体42一侧,完成压刀动作后,可避让径向误差测量用的空间。
本方案中,高度测针43的测量部431可相对于高度测针43本体沿Z轴伸缩,同样地,径向测针44的测量部441可相对于径向测针44本体沿Z轴和Y轴伸缩,通过姿态变化适应刀具检测需要。由此,可在调校过程中根据需要调节相应测量部的工作高度,以便针对多个周向配置在刀盘上的各刀条逐个进行相应的位置检测,满足快速调校的功能需要;另外,可广泛应用于不刀具类型的调校。
作为优选,径向测针44的测量部441可以为球体或半球体,以与刀刃测量点点接触,提高检测精度。
进一步地,为了提高该立式装刀机的可适用性,可针对压刀装置7作结构优化。如图2所示,该压刀装置7包括固定杆71和压刀杆72,其中,固定杆71与三维测头4的本体42固定连接,用于压抵刀尖的压刀部721形成在该压刀杆72上。本方案中,压刀装置7的压刀杆72与固定杆71相连,且压刀杆72沿Z轴相对于固定杆71的位置可调节。这样,形成在压刀杆72上的压刀部721的高度位置具有可调节的功能;也就是说,该压刀部721的基础高度位置可根据具体刀具尺寸进行调定。
可以理解的是,上述位置可调节的功能可采用不同方式实现。例如但不限于,图中所示的优选示例结构。如图所示,压刀杆72位于固定杆71的下方,且该压刀杆72的一端与固定杆71固定连接,另一端通过调节件(73)与固定杆71相连,以调节压刀杆72的另一端沿Z轴相对于固定杆71的位置;这里,压刀部721位于压刀杆72的另一端,换言之,该压刀杆72的单侧端高度可调,具体根据实际调节幅度进行材料选择,只要满足单侧端高度调节的功能需要均在本申请请求保护的范围内。
具体地,调节件为螺栓73,固定杆71上开设有适配于该螺栓的螺纹孔711,以便根据需要旋动螺栓73调节其杆端伸出长度,相应地,压刀杆72上具有与该螺纹孔711相对设置的压抵面722。旋动螺栓73可推动压刀杆72改变其与固定杆71之间的相对位置关系。具有结构简单可靠,便于操作的特点。
当然,为了进一步提高结构集成度,压刀部721上可开设有通过口723,且高度测针43的测量部431可插装在该通过口723中。请一并参见图1和图6,其中,图6为图1的A部放大图。这样,高度测针43的测量部431可通过该通过口723实现其高度检测功能,同时,具有通过口723的压刀部721可保持其压抵刀尖的功能。
本方案中,该Z轴滑块52由Z轴电机54驱动相对于Z轴导轨51位移,该Y轴滑块62由Y轴电机64驱动相对于Y轴导轨61位移;这里,Z轴电机54和Y轴电机64均为直线电机。
另外,立柱3上设置有Z轴传感器(53),以检测Z轴滑块52的位移量,由此可与提供动力的Z轴电机54形成闭环控制系统;Z轴滑块52上设置有Y轴传感器(63),以检测Y轴滑块62的位移量,由此可与提供动力的Y轴电机64形成闭环控制系统。如此设置,可全自动实现测量循环,通过高精度扫描测头实现其精密测量功能,从而依靠高精度的定位装置,实现刀条安装精度的调校功能。优选地,Z轴传感器可采用Z轴光栅尺53,Y轴传感器可采用Y轴光栅尺63。
此外,为了使得沿Z轴的上下运行更加平稳,可增设平衡装置8,以平衡Z轴滑块52、Y轴导轨51等构成的重量。
需要说明的是,本实施方式提供的上述实施例中,电机、光栅尺等功能构成非本申请的核心发明点所在,本领域技术人员能够基于现有技术实现,故本文不再赘述。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种立式装刀机,用于校正螺旋锥齿轮的切削刀具,其特征在于,包括设置在床身上的立柱和工件主轴,还包括设置在所述立柱上的三维测头,所述三维测头通过第一滑动组件相对于所述立柱沿Z轴位移,所述立柱通过第二滑动组件相对于所述床身沿Y轴位移;所述工件主轴的回转轴与Z轴平行;
所述三维测头的测量杆自其本体伸出,且所述测量杆上设置有高度测针和径向测针,所述高度测针用于检测待测切削刀具的刀尖高度位置,所述径向测针用于检测待测切削刀具的刀刃径向位置;
所述三维测头的本体上固定设置有压刀装置,所述压刀装置具有压刀部,所述压刀部可沿Z轴压抵待测切削刀具的刀尖。
2.根据权利要求1所述的立式装刀机,其特征在于,所述径向测针相对于所述高度测针位于靠近所述测量杆的外伸端侧。
3.根据权利要求1所述的立式装刀机,其特征在于,所述高度测针的测量部可相对于高度测针本体沿Z轴伸缩。
4.根据权利要求1所述的立式装刀机,其特征在于,所述径向测针的测量部可相对于径向测针本体沿Z轴和Y轴伸缩,且所述径向测针的测量部为球体或半球体。
5.根据权利要求1所述的立式装刀机,其特征在于,所述压刀装置包括固定杆和压刀杆,所述固定杆与所述三维测头的本体固定连接,所述压刀部形成在所述压刀杆上,所述压刀杆与所述固定杆相连,且所述压刀杆沿Z轴相对于所述固定杆的位置可调节。
6.根据权利要求5所述的立式装刀机,其特征在于,所述压刀杆位于所述固定杆的下方,且所述压刀杆的一端与所述固定杆固定连接,另一端通过调节件与所述固定杆相连,以调节所述压刀杆的另一端沿Z轴相对于所述固定杆的位置;所述压刀部位于所述压刀杆的另一端。
7.根据权利要求6所述的立式装刀机,其特征在于,所述调节件为螺栓;所述压刀杆和所述固定杆中,一者上开设有适配于所述螺栓的螺纹孔、另一者具有与所述螺纹孔相对设置的压抵面。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的立式装刀机,其特征在于,所述压刀部开设有通过口,且所述高度测针的测量部可插装在所述通过口中。
9.根据权利要求1所述的立式装刀机,其特征在于,所述第一滑动组件包括相适配的Z轴导轨和Z轴滑块,所述第二滑动组件包括相适配的Y轴导轨和Y轴滑块。
10.根据权利要求9所述的立式装刀机,其特征在于,所述Z轴滑块由Z轴电机驱动相对于所述Z轴导轨位移,所述Y轴滑块由Y轴电机驱动相对于所述Y轴导轨位移;所述立柱上设置有Z轴传感器,以检测所述Z轴滑块的位移量;所述Z轴滑块上设置有Y轴传感器,以检测所述Y轴滑块的位移量。
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